JP2006115587A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機の駆動制御を行う電動機制御装置に関する。 The present invention relates to an electric motor control device that performs drive control of an electric motor.
電動機制御装置の応答性を上げて位置決め時間を短縮したり、目標位置に対する電動機位置のオーバシュートを抑えたりなど、電動機の動作を調整するためには、電動機制御装置の速度ループゲインや速度ループ積分時定数や位置ループゲイン等の制御ゲインや、トルク指令フィルタの設定値の調整を行う必要がある。従来の電動機制御装置では、上位指令装置から電動機制御装置にアナログ指令、またはパルス列指令を駆動指令として入力し、この入力された指令値に基づいて電動機が運転されている間に電動機制御装置のトルク指令値や位置偏差のモニタ信号を外部測定器等で観測しながら制御ゲイン等の調整を行っていた。そのため、このような従来の電動機制御装置では、制御ゲインを調整するために常に上位指令装置と外部測定器が必要となる。
また、上位指令装置を必要としない特許文献1記載の電動機制御装置は、入力されたパラメータに基づいて生成された運転パターンに従って電動機を駆動させ、その間に電動機制御装置のトルク指令値や位置偏差のモニタ信号を外部測定器等で観測しながら制御ゲイン等の調整を行っていた。そのため、やはり制御ゲインを調整するために外部測定器が必要となる。
図2に特許文献1記載の電動機制御装置のブロック構成を示す。図2において、21は電動機制御装置、22はパラメータ入力装置、23は上位指令装置である。電動機制御装置21は、上位指令装置23からのパルス列指令を駆動指令として受け取り、電動機制御装置内で位置指令を生成するパルス指令処理部211、パラメータ入力装置22からの入力パラメータに基づいて運転パターンを生成し、運転パターンに基づいた位置指令を生成する指令パターン生成部212、パルス指令処理部211からの位置指令または指令パターン生成部212からの位置指令を選択する指令切替スイッチ213、指令切替スイッチ213を介して入力された位置指令に基づいて速度指令を生成する位置制御部214、位置制御部214からの速度指令に基づいて電動機を駆動するためのトルク指令を生成する速度制御部215とから構成されている。上位指令装置23を使用しない場合、電動機制御装置21は、パラメータ入力装置22からの入力パラメータに基づいて生成された運転パターンに従って電動機を駆動している。
In addition, the motor control device described in Patent Document 1 that does not require a host command device drives the motor according to the operation pattern generated based on the input parameters, while the torque command value and position deviation of the motor control device are The control gain was adjusted while monitoring the monitor signal with an external measuring instrument. For this reason, an external measuring device is also required to adjust the control gain.
FIG. 2 shows a block configuration of an electric motor control device described in Patent Document 1. In FIG. 2, 21 is an electric motor control device, 22 is a parameter input device, and 23 is a host command device. The motor control device 21 receives a pulse train command from the
従来の電動機制御装置は、制御ゲイン等の調整を行う際に、電動機制御装置のモニタ信号を、外部測定器というアナログ信号を解析する特別な外部測定器で観測する必要があり、外部測定器がなければ適切な制御ゲイン等の調整ができないという問題があった。また、モニタ信号はアナログの電気信号である場合が多く、外部測定器が受け取るまでにノイズの影響を受けてしまい正確なデータを観測できないといった問題もあった。 When adjusting a control gain or the like in a conventional motor control device, it is necessary to observe the monitor signal of the motor control device with a special external measuring device that analyzes an analog signal called an external measuring device. Otherwise, there is a problem that appropriate control gain and the like cannot be adjusted. In addition, the monitor signal is often an analog electric signal, and there is a problem in that accurate data cannot be observed because it is affected by noise before it is received by an external measuring instrument.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、上位指令装置または外部測定器を使わずに、電動機制御装置内部の記憶部に選択された運転データの時系列データを格納することができ、適切な制御ゲイン等の調整ができる電動機制御装置を提供することを目的とする。また、格納する運転データのサンプリング時間、運転データの個数、トリガ条件などのトレース方法を設定でき、格納される運転データを、前記電動機制御装置に接続されるパソコンまたは携帯端末へ伝送することができ、パソコンや携帯端末を利用して電動機の運転データを解析することができるようにする。また、パラメータ入力装置の表示部へトレースの各状態であるトレース開始、実行中、終了を表示し、操作者にデータトレースの状況を知らせることができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and stores time-series data of selected operation data in a storage unit inside the motor control device without using a host command device or an external measuring instrument. An object of the present invention is to provide an electric motor control device that can adjust an appropriate control gain and the like. In addition, tracing methods such as sampling time of operation data to be stored, number of operation data, trigger conditions, etc. can be set, and stored operation data can be transmitted to a personal computer or portable terminal connected to the motor control device. The operation data of the motor can be analyzed using a personal computer or a portable terminal. Another object of the present invention is to display on the display unit of the parameter input device the trace start, execution, and end, which are the respective trace states, so that the operator can be notified of the data trace status.
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。 In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
請求項1に記載の発明は、トルク指令を出力することにより電動機の駆動制御を行うための電動機制御装置であって、入力されたパラメータに基づいて、電動機を動作させるための基本動作パターンを生成し、この基本動作パターンを設定された回数だけ繰り返して連続運転パターンを設定し、この連続運転パターンに基づいて電動機を連続的に動作させるための位置指令を生成する指令パターン生成手段と、前記指令パターン生成手段により生成された位置指令に基づいて速度指令を生成する位置制御手段と、前記位置制御手段からの速度指令に基づいて電動機を駆動するためのトルク指令を生成する速度制御手段と、を備えた電動機制御装置において、入力されたパラメータに基づいて、前記位置指令、速度指令、トルク指令の少なくとも一つの指令と、駆動される電動機の位置、速度、トルクの実運転データの内指令に対応する少なくとも一つの実運転データを選択し、電動機制御装置内部の記憶部に選択された運転データの時系列データを格納するデータトレース手段を備えたものである。 The invention described in claim 1 is an electric motor control device for controlling drive of an electric motor by outputting a torque command, and generates a basic operation pattern for operating the electric motor based on an input parameter The basic operation pattern is repeated a set number of times to set a continuous operation pattern, and based on the continuous operation pattern, a command pattern generating means for generating a position command for continuously operating the motor, and the command Position control means for generating a speed command based on the position command generated by the pattern generation means, and speed control means for generating a torque command for driving the electric motor based on the speed command from the position control means. In the motor control device provided, at least the position command, the speed command, and the torque command are based on the input parameters. When at least one actual operation data corresponding to one command and the actual operation data of the position, speed, and torque of the driven motor is selected, and the operation data selected in the storage unit inside the motor controller Data trace means for storing series data is provided.
また、請求項2に記載の発明は、前記記憶部に格納される運転データを、前記電動機制御装置に接続されるパソコンまたは携帯端末へ伝送する通信処理手段を備えたものである。 The invention according to claim 2 includes communication processing means for transmitting operation data stored in the storage unit to a personal computer or a portable terminal connected to the motor control device.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1記載の電動機制御装置において、前記データトレース手段は、前記記憶部へ運転データのサンプリング時間、運転データの個数、運転データの格納を開始するトリガ条件のトレース方法に従って、運転データの時系列データを格納したものである。 According to a third aspect of the present invention, in the electric motor control apparatus according to the first aspect, the data tracing means is a trigger for starting to store the operation data sampling time, the number of operation data, and the operation data in the storage unit. According to the condition tracing method, the time series data of the operation data is stored.
また、請求項4に記載の発明は、請求項3記載の電動機制御装置において、前記データトレース手段において、前記パラメータを入力するパラメータ入力装置の表示部へ、トレースの開始時の文字列点灯表示し、トレース中にトレース開始時の文字列の点滅表示し、トレース終了時にトレース開始時とは異なる文字列の点灯表示するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the motor control device according to the third aspect, the data trace means displays a character string lighting display at the start of the trace on the display unit of the parameter input device for inputting the parameter. During the trace, the character string blinks at the start of the trace, and the character string different from that at the start of the trace is displayed at the end of the trace.
本発明によると、パラメータを入力することにより、電動機制御装置内で生成される運転データを選択し、電動機制御装置内部の記憶部に選択された運転データの時系列データを格納することができ、また、格納する運転データのサンプリング時間や、運転データの個数、トリガ条件などのトレース方法を設定でき、また、格納される運転データを、前記電動機制御装置に接続されるパソコンや携帯端末へ伝送することができるので、パソコンや携帯端末を利用して電動機の運転データを解析することができる。そのため、電動機制御装置のトルク指令値や位置偏差のモニタ信号を観測するための外部測定器を必要とすることなく制御ゲイン等の調整が可能となる。
また、トレースの開始時に“START”などの文字列点灯表示、トレース中に“START”などトレース開始時の文字列の点滅表示、トレース終了時に“END”などのトレース開始時とは異なる文字列の点灯表示などの、パラメータ入力装置の表示部への表示によって、操作者にデータトレースの状況を知らせることができる。
また、電動機制御装置内に格納される運転データは、電動機制御装置内で生成された数値データであるので、ノイズの影響を受けるアナログの電気信号に比べて観測データとして正確である。
According to the present invention, by inputting parameters, it is possible to select operation data generated in the motor control device, and to store time series data of the selected operation data in the storage unit inside the motor control device, Also, the tracing method such as sampling time of operation data to be stored, the number of operation data, trigger conditions, etc. can be set, and the stored operation data is transmitted to a personal computer or portable terminal connected to the motor control device. Therefore, the operation data of the motor can be analyzed using a personal computer or a portable terminal. Therefore, it is possible to adjust the control gain and the like without requiring an external measuring device for observing the torque command value of the motor control device or the monitor signal of the position deviation.
In addition, when a trace starts, a character string such as “START” is lit. When a trace is started, a blinking character string such as “START” is displayed. When a trace ends, a character string that is different from the start of a trace such as “END” is displayed. By displaying on the display unit of the parameter input device such as a lighting display, the operator can be notified of the data trace status.
In addition, since the operation data stored in the motor control device is numerical data generated in the motor control device, it is more accurate as observation data than an analog electric signal affected by noise.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態の電動機制御装置構成を示すブロック図である。図において、11は電動機制御装置、12はパラメータ入力装置、13は上位指令装置、14はパソコンである。電動機制御装置11は、パルス指令処理部111、指令パターン生成部112、指令切替スイッチ113、位置制御部114、速度制御部115、駆動される電動機データと電動機制御装置内の指令データから電動機の位置や電動機の速度、位置偏差といった運転データを生成する電動機運転データ生成部116、パラメータ入力装置12からのパラメータ入力に基づいてトレースする運転データを選択するトレースデータ切替スイッチ117、パラメータ入力装置12からのパラメータ入力に基づいて設定された、運転データのサンプリング時間や、運転データの個数、トリガ条件などのトレース方法に従って、トレースデータ格納部119に、運転データを格納するデータトレース部118、パソコン14や携帯端末などの接続機器とのデータのやり取りを行う通信処理部120とから構成される。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electric motor control device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is an electric motor control device, 12 is a parameter input device, 13 is a host command device, and 14 is a personal computer. The motor control device 11 includes a pulse
本発明が特許文献1と異なる部分は、電動機運転データ生成部116、トレースデータ切替スイッチ117、データトレース部118、トレースデータ格納部119、通信処理部120とを備え、パラメータ入力に基づいて選択した運転データを、同じくパラメータ入力に基づいて設定されたトレース方法に従って、電動機制御装置内に保持する手段を備え、パソコンや携帯端末などの接続機器に、保持した運転データを伝送する手段を備えた部分である。
The part in which the present invention is different from Patent Document 1 includes an electric motor operation
まず,運転パターンに基づいて電動機を駆動させ、運転データをトレースする動作について説明する。 First, the operation of driving the electric motor based on the operation pattern and tracing the operation data will be described.
操作者がパラメータ入力装置12からトレースする運転データを選択するパラメータを入力すると、トレースデータ切替スイッチ117は入力パラメータに基づいてデータトレース部118に入力する運転データを選択する。操作者がパラメータ入力装置12からトレース方法に関係するパラメータを入力すると、データトレース部118は入力パラメータに基づいてトレース方法を設定する。
When the operator inputs a parameter for selecting operation data to be traced from the parameter input device 12, the trace data changeover switch 117 selects operation data to be input to the
操作者がパラメータ入力装置12から運転パターン生成に関係するパラメータを入力すると、指令パターン生成部112は入力パラメータに基づいて運転パターンを生成し、運転パターンに基づいた位置指令を生成する。指令切替スイッチ113は指令パターン生成部112により生成された位置指令を選択して位置制御部114に出力する。位置制御部114は指令切替スイッチ113を介して入力された位置指令に基づいて速度指令を生成する。速度制御部115は位置制御部114からの位置指令に基づいて電動機を駆動するためのトルク指令を生成し、電動機を駆動する。操作者は運転パターンに基づいて電動機が運転されている間、パラメータ入力装置12から制御ゲイン等の調整を行う。
When an operator inputs a parameter related to driving pattern generation from the parameter input device 12, the command
運転パターンに基づいて電動機が運転されている間、電動機運転データ生成部は駆動される電動機のデータと電動機制御装置内の指令データから電動機の位置や電動機の速度、位置偏差といった運転データを生成する。データトレース部118は選択された運転データのトレースを開始するトリガ条件を監視し、条件を満たした場合、パラメータ入力装置12へ運転データの格納を開始した情報を送り、パラメータ入力に基づいて設定されたトレース方法に従って選択された運転データをトレースデータ格納部119に格納を始める。パラメータ入力装置12は表示部に“START”などの文字列点灯でトレース開始の情報を表示する。パラメータ入力装置12はデータトレース部118から格納終了の情報が来るまでは、運転データの格納中は、“START”などの文字列点滅でトレース中の情報を表示する。データトレース部118はトレースデータ格納部119に格納される運転データがパラメータ入力に基づいて設定されたデータ個数になると格納を止めて、パラメータ入力装置12へ格納終了の情報を送る。パラメータ入力装置12は表示部に“END”などの文字列点灯でトレース終了の情報を表示する。
While the motor is operated based on the operation pattern, the motor operation data generation unit generates operation data such as the position of the motor, the speed of the motor, and the position deviation from the data of the driven motor and the command data in the motor controller. . The
次に、パソコン14を電動機制御装置11に接続して、トレースした運転データをパソコン14に取り込む場合、パソコン14からのトレース運転データ取得の命令は通信処理部120にて処理され、通信処理部120はデータトレース部118から格納された運転データを取り出しパソコン14へ送る。パソコン14は受け取った運転データを使用して電動機の駆動状況を解析することができる。
このように、外部測定器を必要とすることなく制御ゲイン等の調整が可能となる。
Next, when the personal computer 14 is connected to the motor control device 11 and the traced operation data is taken into the personal computer 14, the command for obtaining the trace operation data from the personal computer 14 is processed by the
As described above, the control gain and the like can be adjusted without requiring an external measuring instrument.
また、本例では、電動機制御装置内に格納した運転データをパソコンに伝送していたが、パラメータ入力装置に不揮発性記憶部を備えて、そこに格納させてもよい。また、パラメータを入力する手段としてパラメータ入力装置の替わりにパソコンや携帯端末を使用してもよい。 In this example, the operation data stored in the motor control device is transmitted to the personal computer. However, the parameter input device may be provided with a nonvolatile storage unit and stored therein. Further, as a means for inputting parameters, a personal computer or a portable terminal may be used instead of the parameter input device.
電動機を組み込んだ機械やシステムの運転調整の用途に適用できる。また、データトレースのトリガ条件を運転異常時の条件で設定して、そのときの運転データを電動機制御装置に保持させ、その後データを取得して解析することができるので、電動機の点検保守の用途にも適用できる。 It can be applied to the operation adjustment of machines and systems incorporating electric motors. In addition, it is possible to set the trigger condition of data trace with the condition at the time of abnormal operation, hold the operation data at that time in the motor control device, and then acquire and analyze the data, so it can be used for inspection and maintenance of the motor It can also be applied to.
11、21 電動機制御装置
12、22 パラメータ入力装置
13、23 上位指令装置
14 パソコン
111、211 パルス指令処理部
112、212 指令パターン生成部
113、213 指令切替スイッチ
114、214 位置制御部
115、215 速度制御部
116 電動機運転データ生成部
117 トレースデータ切替スイッチ
118 データトレース部
119 トレースデータ格納部
120 通信処理部
11, 21 Motor control device 12, 22
Claims (4)
入力されたパラメータに基づいて、前記位置指令、速度指令、トルク指令の少なくとも一つの指令と、駆動される電動機の位置、速度、トルクの実運転データの内指令に対応する少なくとも一つの実運転データを選択し、電動機制御装置内部の記憶部に選択された運転データの時系列データを格納するデータトレース手段を備えたことを特徴とする電動機制御装置。 An electric motor control device for controlling drive of an electric motor by outputting a torque command, generating a basic operation pattern for operating the electric motor based on input parameters, and setting the basic operation pattern A command pattern generating means for setting a continuous operation pattern repeatedly and generating a position command for continuously operating the electric motor based on the continuous operation pattern, and a position command generated by the command pattern generating means. A position control means for generating a speed command based on the speed control means for generating a torque command for driving the motor based on the speed command from the position control means,
Based on the input parameters, at least one actual operation data corresponding to at least one of the position command, speed command, and torque command, and the actual operation data of the position, speed, and torque of the motor to be driven And a data tracing means for storing time-series data of the selected operation data in a storage unit inside the motor control device.
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